基于建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究

程衡怀

【摘要】随着建筑行业不断发展，人们对房屋结构设计的要求越来越高，结构设计既要符合现代化的审美要求，还要具有一定使用价值，因此需要对房屋建筑结构设计进行优化。基于此，本文就建筑结构设计优化方法的重要性进行阐述，详细介绍设计优化的步骤，结合实际的房屋结构，优化设计方法。

【关键词】建筑结构设计；优化方法；房屋结构设计；应用研究

前言：社会生活水平提高，对建筑实用性以及经济性提出更高要求。在建筑设计时，根据实际需要对房屋结构设计进行优化，从而保证房屋结构的经济合理性，并且能够增加建筑本身的美感。为此，下文对建筑结构设计优化方法进行详细介绍，立足于结构设计优化的原则，结构优化不仅要符合社会的基本需求，还要在原有建筑基础上进行创新。

1.建筑结构设计优化方法

1.1原则

1.1.1符合社会需求

建筑结构设计优化方法要立足于社会发展，并符合社会发展的要求。首先，为了满足人们的基本日常生活功能，向人们提更加舒适的生活环境以及生活条件，建筑结构设计优化方法更加人性化。其次，在结构设计优化中，需要将建筑的环保以及人们生活的安全放在首要位置，做到建筑结构优化真正为人民服务[1]。

1.1.2创新性与经济性

结构设计优化的出现缓解了建筑结构中的漏洞，改善其不足之处，因此建筑设计师应该在充分考虑设计之后总结经验，并对建筑结构大胆创新，不断采用新型科学技术。但是需要注意的是建筑设计优化要更加实用。此外，还要充分考虑建筑设计的经济效益，实现资源配置最优化，尽量为开发商节约成本，合理利用资源[2]。

1.2建筑结构设计优化方法的重要性

对建筑结构进行合理的优化，对房屋结构设计来说具有重要意义，它不仅能够在人们生活中实现实用性与美学相结合，还对建筑设计工程造价能够有效控制。对于建筑的投资来说，投资少，收益多是建筑发展的经济目标，然而在这样的基础上对建筑设计开展科学合理的结构优化设计是设计的重要举措。与传统结构设计相比，运用设计优化的建筑工程能够减少很多工程造价，结构设计优化能在各个环节中起到最佳协调作用，并能够对材料进行合理利用。结构设计优化不仅能够提高建筑的安全系数，还能增加建筑设计的实用性。对建筑结构设计进行优化之后，企业能够获得更高的經济效益。房屋结构中各个单元实现有机结合，从而提高了建筑的质量，为人们的生活安全带来保障[3]。

2.建筑结构设计优化方法步骤

2.1结构优化模型建立

2.1.1设计变量选择

将对建筑结构有影响的参数视为设计变量，如损失期望、结构造价等。将影响作用小，变化范围小的参数视为预定参数。

2.1.2目标函数

在进行建筑结构设计优化时，需要寻找到能够满足预定条件的截面几何尺寸、钢筋的截面积以及一些相关的概率函数，减少工程造价。

2.1.3确定约束条件

对房屋结构设计优化而言，需要提高结构的可靠度，并制定相关的设计优化约束条件。其中主要的条件有：建筑裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、结构体系约束以及弹性约束等条件。在实际的结构优化中，需要设计师对目标约束条件与实际的约束条件反复进行对比与分析，保证工程能够遵循具体要求，从而实现最佳设计[4]。

2.2方案制定与程序设计

设计师在进行分析计算中，将约束问题转化为无约束问题的求解，其中最常见的优化方法有Powell、复合形法等，根据计算方法可以编写出运算速度较快的综合应用程序。

2.3分析结果

设计师需要根据最佳的计算结果选择出合理的设计方案，并对问题进行多角度考虑，合理的设计方案能够保证建筑结构美观、安全以及更加实用。在结构设计中应该主张经济节约，并充分重视技术上的问题，需要设计者将建筑设计优化兼顾实用性与经济性。

3.结构设计优化技术的实践应用-以A地区建筑为例

3.1 A地区住宅房屋概况

A地区住宅整体高度为17层，建筑的主体采用钢结构框架的剪力墙形式。在对实际情况进行考察并对现场建筑场景进行分析之后，对该住宅建筑使用结构优化设计方案，结构优化对传统结构设计模式进行改造与创新。在结构设计中主要以人力施工为主，采用计算机辅助设计方式，对施工中的各个环节进行优化，使得整体建筑设计实现了全局合理性优化。与结构优化之前作对比，建筑在设计方面更加的合理，减少了建筑成本，降低工程造价。

3.2直觉优化

直觉优化技术是指与建筑设计在同一方案中，可以实施诸多不同的结构布置设计，例如，在确定了结构设计优化的A地区住宅中，同种荷载下也可以有很多不同形式的分析方法。在具体的结构分析中，设计参数、荷载的取值以及材料都不是唯一的，在建筑的内部细节处理也不尽相同，这些问题计算机不能处理，需要相关设计人员作出分析与判断[5]。

3.3对A区住宅建筑优化设计的前期处理

对房屋建筑结构作出设计需要最优化的设计方案，在房屋结构设计前期，工作人员应该积极参与其中，并对工程的实际情况充分了解，对建筑结构以及框架作出合理选择。一个好的设计方案是房屋结构设计的保障，在对A地区建筑进行结构优化设计的过程中，需要相关设计人员能够严格遵守设计方案，不仅需要对设计方案细节了解，好需要对工程环境的合理性作出判断，并在结构不规范之处作出调整。

3.4 A地区房屋结构组成优化

3.4.1混凝土结构裂缝

A地区房屋结构主要以钢筋混凝土结构组成，难免会出现混凝土结构裂缝，因此，需要对混凝土结构裂缝进行优化设计，对混凝土结构进行受力分析，分解到结构构件中的细节中，对进行数据结构处理，计算出混凝土框架最优化结构。

3.4.2基础拉梁结构优化

为了提高房屋建筑的抗震效应，需要对建筑的基础拉梁进行设计优化。首先，在进行拉梁设计优化时，必须要确定建筑地址的防烈度，然后设计师对建筑拉梁的长度和横截面积进行确定。在结构设计中为了保证建筑的抗震结构和建筑拉梁钢筋混凝土框架保持一致，需要减少设计中钢筋的利用率，从而能够使拉梁优化设计效果达到最佳。

结论：综上所述，建筑结构设计优化能够促进建筑品质不断提高，实现了人们对居住环境的高标准以及高要求。随着建筑行业不断发展，建筑结构优化设计作用突出，在形式上能够适应城市发展的美观规划，在经济上减少成本，提高资源使用率。然而，建筑结构设计优化比较复杂，并且综合性较强，因此设计师在对建筑结构设计优化时需要对设计进行深入研究，并作出合理的优化方案。

参考文献：

[1]王鹏.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用分析[J].中国建材科技，2014，04：162-163.

[2]陈俊.浅谈结构设计优化设计技术与其在房屋结构设计中的应用[J].科技致富向导，2013，02：172.

[3]肖龙涌.绉议建筑结构设计优化方法与实际应用[J].城市地理，2015，12：172-173.

[4]薛寅.浅析建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].科技展望，2014，22：17.

[5]邱君华.结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用分析[J].城市建筑，2013，06：53-54.